兴龙联合吸污车吸污装置设计(附件)
本设计是对兴龙联合吸污车的吸污装置进行设计。吸污装置是联合吸污车的核心部分。一套好的吸污装置可以大幅增加吸污效率，应对日益增加的环卫问题。
本设计首先通过对吸污装置的组成及原理的分析，确定吸污装置的总体布置方案。然后针对吸污装置各组成进行设计选型，包括对真空泵的选型设计，罐体总成的设计计算，液压装置的设计和相关配套附件的设计。然后通过pro/e对吸污装置主要零部件进行3D建模和模拟装配，确定各设计参数符合设计需要。
关键词 吸污车，吸污装置，pro/e
目 录
1 绪论 1
1．1 课题的研究背景及意义 1
1．2 国内外研究状况及发展趋势 1
1．3 本文的主要工作内容 2
2 吸污装置的总体设计 3
2．1 吸污装置的组成分析 3
2．2 吸污装置布置方案的设计 3
2．3 吸污装置工作原理分析 4
3 吸污装置各部件的设计计算 4
3．1 真空泵的选型设计 4
3．2 罐体总成的设计计算 6
3．3 液压装置的设计计 15
3．4 相关配套附件的设计 17
4 基于Pro/e的吸污装置的2D、3D建模与虚拟装配 19
4．1 PRO/E简介 19
4．2 吸污装置主要部件的3D建模 19
4．3 吸污装置主要部件2D工程图的创建 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1．1 课题的研究背景及意义
随着我国城市化水平的提高和工业化脚步的加快，城市规模不断 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
扩大和工矿企业数量不断增多，以及人们的物质消费水平的提高，城镇每日产生的生活污水和工业污水与日增多，而城市下水道的排污能力并未得到有效的提高，时常发生下水道堵塞的情况，严重影响了人们的日常生活。
联合吸污车主要功能是为城乡环卫部门抽吸和运送粪便、淤泥、石子及其它混有较大悬浮杂物的液体。特别适合用于下水道内的淤积物的抽吸、装运和排卸，尤其是可吸下水道中的石子、砖块等较大物体。具有抽吸效率高、自吸、自排及直灌等特点，操作快速、简便。适宜于大、中、小城镇环卫、市政部门使用。能大大减轻市政工人繁重和危险的下水道施工作业的劳动强度和不受有毒气体危害。
吸污装置是联合吸污车的核心部分，它的优劣将直接影响联合吸污车的作用。通过对吸污装置的设计，可以增加联合吸污车在工作时的效率，提高吸污过程的自动化，降低操作难度和复杂度，减少吸污装置的磨损，增加设备的使用寿命。因此吸污装置的设计对于联合吸污车是至关重要的。
1．2 国内外研究状况及发展趋势
联合吸污车的前身是吸污车。吸污车是用于收集、中转、清理、运输污泥、污水，避免二次污染的新型环卫车辆，因其自吸自排，工作速度快，容量大，运输方便等优点适用于收集运输粪便、泥浆、原油等液体物质。目前国内主要的吸污车品牌有东风吸污车、解放吸污车、福田吸污车、重汽吸污车、陕汽吸污车、江淮吸污车、庆铃吸污车。但是由于吸污车的自动化程度低，功能单一，无法对下水道进行深度清理等原因，渐渐无法满足城市下水道清理的需求。
于是联合吸污车应运而生。联合吸污车是集疏通、冲洗、吸污、泥水分离、污水反排、污水循环再利用等多功能为一体的联合作业车辆。采用最先进的技术，并经过优化升级，适应国内复杂的管网和工作环境，是目前国内最先进的下水道疏通车。目前最新研究的第三代联合吸污车具有疏通、吸污、清洗等多种功能，整车设计理念、技术含量、性能与国际高端联合式吸污车同步；同时，该吸污车具有远距离操作的优点，并集冲洗、过滤、疏通、吸污、反排功能于一体，提高了工作效率，节约了时间和资金。并通过对整车性能不断的改善和提升，大幅度提高了对国内复杂下水管道情况的适应性。[1]显而易见，未来的联合吸污车会向大型化、多功能、自动化方向发展。
吸污装置是联合吸污车的核心，也是联合吸污车研究的主要部分。目前国内的联合吸污车上吸污装置使用的真空泵大多为往复式真空泵和旋片式真空泵。往复式真空泵(又称活塞式真空泵)是干式真空泵;它是依靠气缸内的活塞作往复运动来吸入和排出气体的。泵运转时，在电动机的驱动下，通过曲柄连杆机构的作用，使气缸内的活塞做往复运动。当活塞在气缸内从左端向右端活动时。由于气缸的左腔体积不断增大，气缸内气体的密度减少，而形成抽气过程，此时容器中的气体经过吸气阀进入泵体左腔。当活塞达到最右位置时，气缸内就完全充满了气体。接着活塞从右端向左端运动，此时吸气阀关闭。气缸内的气体随着活塞从右向左运动而逐渐被压缩，当气缸内气体的压强达到或稍大于一个大气压时，排气阀被打开，将气体排到大气中，完成一个工作循环。当活塞再自左向右运动时，又吸进一部分气体，重复前一循环，如此反复下去，直到被抽容内的气体压力达到要求时为止。旋片式真空泵的工作原理是当偏心转子旋转时，浸泡在机油中的旋片在离心力的作用下紧贴着泵的内壁滑动，吸气工作室的容积逐渐增大，被抽气体吸入其中，直到旋片转到吸气结束，吸入气体被隔离。转子继续旋转，被隔离气体逐渐被压缩，压力增高，当压力超过排气口的压力时，则气体被排出泵外。这个过程中机油会经过高压于被抽入气体混合，然后随着压力的减弱又与被抽入气体分离。
但是往复式真空泵结构复杂，体积较大，运转时振动大；旋片式真空泵又难以提高其效率，真空度低，并且无法抽送带有水蒸气的气体，即使加装水气分离器也会有腐蚀性气体进入泵体使机油变质损坏泵体。很多设计对这两种泵的缺点进行了优化，也取得了不错的成绩，但是随着优化空间的渐渐缩小，寻找替代这两种泵的新型泵正在成为了新的发展方向。[2]
1．3 本文的主要工作内容
本设计需要做联合吸污车吸污装置的设计，主要有以下内容:
(1）根据给定的设计参数，分析吸污装置的总成，确定吸污装置的总体布置方案。
(2）对吸污装置的各个组成部件进行选型与设计计算。
(3）用PRO/E软件对吸污装置各组件进行3D建模，并绘制各组件的装配图，零件图。
2 吸污装置的总体设计
2．1 吸污装置的组成分析
联合吸污车的吸污装置主要由真空泵、罐体总成、液压系统、气路系统和相关附件组成。
真空泵是将罐体内空气吸出排至大气的动力机械，是真空吸污车的心脏。
目前市场上的联合吸污车使用的往复式真空泵和旋片式真空泵，虽然都有各自的优点，但是随着技术的进步，往复式真空泵结构复杂，体积较大，运转时振动较大的缺点和旋片式真空泵则难以提高其效率，真空度低，并且无法抽送带有水蒸气的气体的缺点渐渐无法满足需求。即使进行优化，可挖掘的空间也不大。本设计选择寻找一种新的真空泵来代替。
水环式真空泵抽气量大，产生负压高，产生真空快，吸污效果是一般旋片真空泵的2-3倍，操作简单，维修方便。泵的转数为中等转速，一般可与电动机或发动机直联，无须减速装置。由于泵腔内没有金属磨擦表面，震动和噪音低，无须对泵内进行润滑，磨损很小，并且由于水环泵可抽除含尘含水的气体，是一种十分适用于联合吸污车的真空泵。因此选择水环式真空泵作为设计对象。[3]
3.1.3 真空泵的选择
1 绪论 1
1．1 课题的研究背景及意义 1
1．2 国内外研究状况及发展趋势 1
1．3 本文的主要工作内容 2
2 吸污装置的总体设计 3
2．1 吸污装置的组成分析 3
2．2 吸污装置布置方案的设计 3
2．3 吸污装置工作原理分析 4
3 吸污装置各部件的设计计算 4
3．1 真空泵的选型设计 4
3．2 罐体总成的设计计算 6
3．3 液压装置的设计计 15
3．4 相关配套附件的设计 17
4 基于Pro/e的吸污装置的2D、3D建模与虚拟装配 19
4．1 PRO/E简介 19
4．2 吸污装置主要部件的3D建模 19
4．3 吸污装置主要部件2D工程图的创建 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1．1 课题的研究背景及意义
随着我国城市化水平的提高和工业化脚步的加快，城市规模不断 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
扩大和工矿企业数量不断增多，以及人们的物质消费水平的提高，城镇每日产生的生活污水和工业污水与日增多，而城市下水道的排污能力并未得到有效的提高，时常发生下水道堵塞的情况，严重影响了人们的日常生活。
联合吸污车主要功能是为城乡环卫部门抽吸和运送粪便、淤泥、石子及其它混有较大悬浮杂物的液体。特别适合用于下水道内的淤积物的抽吸、装运和排卸，尤其是可吸下水道中的石子、砖块等较大物体。具有抽吸效率高、自吸、自排及直灌等特点，操作快速、简便。适宜于大、中、小城镇环卫、市政部门使用。能大大减轻市政工人繁重和危险的下水道施工作业的劳动强度和不受有毒气体危害。
吸污装置是联合吸污车的核心部分，它的优劣将直接影响联合吸污车的作用。通过对吸污装置的设计，可以增加联合吸污车在工作时的效率，提高吸污过程的自动化，降低操作难度和复杂度，减少吸污装置的磨损，增加设备的使用寿命。因此吸污装置的设计对于联合吸污车是至关重要的。
1．2 国内外研究状况及发展趋势
联合吸污车的前身是吸污车。吸污车是用于收集、中转、清理、运输污泥、污水，避免二次污染的新型环卫车辆，因其自吸自排，工作速度快，容量大，运输方便等优点适用于收集运输粪便、泥浆、原油等液体物质。目前国内主要的吸污车品牌有东风吸污车、解放吸污车、福田吸污车、重汽吸污车、陕汽吸污车、江淮吸污车、庆铃吸污车。但是由于吸污车的自动化程度低，功能单一，无法对下水道进行深度清理等原因，渐渐无法满足城市下水道清理的需求。
于是联合吸污车应运而生。联合吸污车是集疏通、冲洗、吸污、泥水分离、污水反排、污水循环再利用等多功能为一体的联合作业车辆。采用最先进的技术，并经过优化升级，适应国内复杂的管网和工作环境，是目前国内最先进的下水道疏通车。目前最新研究的第三代联合吸污车具有疏通、吸污、清洗等多种功能，整车设计理念、技术含量、性能与国际高端联合式吸污车同步；同时，该吸污车具有远距离操作的优点，并集冲洗、过滤、疏通、吸污、反排功能于一体，提高了工作效率，节约了时间和资金。并通过对整车性能不断的改善和提升，大幅度提高了对国内复杂下水管道情况的适应性。[1]显而易见，未来的联合吸污车会向大型化、多功能、自动化方向发展。
吸污装置是联合吸污车的核心，也是联合吸污车研究的主要部分。目前国内的联合吸污车上吸污装置使用的真空泵大多为往复式真空泵和旋片式真空泵。往复式真空泵(又称活塞式真空泵)是干式真空泵;它是依靠气缸内的活塞作往复运动来吸入和排出气体的。泵运转时，在电动机的驱动下，通过曲柄连杆机构的作用，使气缸内的活塞做往复运动。当活塞在气缸内从左端向右端活动时。由于气缸的左腔体积不断增大，气缸内气体的密度减少，而形成抽气过程，此时容器中的气体经过吸气阀进入泵体左腔。当活塞达到最右位置时，气缸内就完全充满了气体。接着活塞从右端向左端运动，此时吸气阀关闭。气缸内的气体随着活塞从右向左运动而逐渐被压缩，当气缸内气体的压强达到或稍大于一个大气压时，排气阀被打开，将气体排到大气中，完成一个工作循环。当活塞再自左向右运动时，又吸进一部分气体，重复前一循环，如此反复下去，直到被抽容内的气体压力达到要求时为止。旋片式真空泵的工作原理是当偏心转子旋转时，浸泡在机油中的旋片在离心力的作用下紧贴着泵的内壁滑动，吸气工作室的容积逐渐增大，被抽气体吸入其中，直到旋片转到吸气结束，吸入气体被隔离。转子继续旋转，被隔离气体逐渐被压缩，压力增高，当压力超过排气口的压力时，则气体被排出泵外。这个过程中机油会经过高压于被抽入气体混合，然后随着压力的减弱又与被抽入气体分离。
但是往复式真空泵结构复杂，体积较大，运转时振动大；旋片式真空泵又难以提高其效率，真空度低，并且无法抽送带有水蒸气的气体，即使加装水气分离器也会有腐蚀性气体进入泵体使机油变质损坏泵体。很多设计对这两种泵的缺点进行了优化，也取得了不错的成绩，但是随着优化空间的渐渐缩小，寻找替代这两种泵的新型泵正在成为了新的发展方向。[2]
1．3 本文的主要工作内容
本设计需要做联合吸污车吸污装置的设计，主要有以下内容:
(1）根据给定的设计参数，分析吸污装置的总成，确定吸污装置的总体布置方案。
(2）对吸污装置的各个组成部件进行选型与设计计算。
(3）用PRO/E软件对吸污装置各组件进行3D建模，并绘制各组件的装配图，零件图。
2 吸污装置的总体设计
2．1 吸污装置的组成分析
联合吸污车的吸污装置主要由真空泵、罐体总成、液压系统、气路系统和相关附件组成。
真空泵是将罐体内空气吸出排至大气的动力机械，是真空吸污车的心脏。
目前市场上的联合吸污车使用的往复式真空泵和旋片式真空泵，虽然都有各自的优点，但是随着技术的进步，往复式真空泵结构复杂，体积较大，运转时振动较大的缺点和旋片式真空泵则难以提高其效率，真空度低，并且无法抽送带有水蒸气的气体的缺点渐渐无法满足需求。即使进行优化，可挖掘的空间也不大。本设计选择寻找一种新的真空泵来代替。
水环式真空泵抽气量大，产生负压高，产生真空快，吸污效果是一般旋片真空泵的2-3倍，操作简单，维修方便。泵的转数为中等转速，一般可与电动机或发动机直联，无须减速装置。由于泵腔内没有金属磨擦表面，震动和噪音低，无须对泵内进行润滑，磨损很小，并且由于水环泵可抽除含尘含水的气体，是一种十分适用于联合吸污车的真空泵。因此选择水环式真空泵作为设计对象。[3]
3.1.3 真空泵的选择
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